The spatial distribution of ion flux to a sphere in a flowing collisionless plasma is calculated using a particle-in-cell code SCEPTIC. The code is validated by comparing with prior stationary-plasma and approximate calculations. Comprehensive results are provided for ion temperatures 1 and 0.1 times the electron temperature, and for Debye length from 0.01 to 100 times the probe size. A remarkable qualitatively new result is obtained: over a range of Debye lengths from roughly 0.1 to 10 times the probe radius at Ti = 0.1Te, the downstream side of the probe receives substantially higher flux density than the upstream side when the flow is subsonic. This unexpected reversal of the asymmetry reinforces the need for these fully self-consistent calculations, but renders the use of the flux ratio for Mach-probe purposes problematic, even for deriving the direction of the flow.
流れる無衝突プラズマ中の球へのイオン束の空間分布を、粒子インセルコードSCEPTICを用いて計算した。このコードは、先行する静止プラズマ計算および近似計算との比較により検証した。イオン温度が電子温度の1倍および0.1倍の場合、ならびにデバイ長がプローブサイズの0.01倍から100倍の場合について、包括的な結果を示す。顕著な質的に新しい結果が得られた：イオン温度が電子温度の0.1倍（Ti = 0.1Te）の場合、デバイ長がプローブ半径のおよそ0.1倍から10倍の範囲において、流れが亜音速であるとき、プローブの下流側が上流側よりも有意に高い束密度を受ける。この予期しない反転は、これらの完全自己無撞着計算の必要性を裏付けるものであるが、流れの方向を導出する場合でさえ、マッハプローブの目的に対する束比の使用を困難にするものである。